基于多元教學模式的“數據結構”課程探索與實踐

辛建軍

(商洛學院 數學與計算機應用學院， 商洛 726000)

0 引言

“數據結構”是計算機程序設計的重要理論技術基礎，它不僅是計算機學科的核心課程，而且已成為其他理工專業(yè)的熱門選修課。通過本課程的學習，使學生熟練地掌握常用數據結構的基本概念、邏輯結構、存儲結構及運算操作(相關算法的設計),以及常用的多種查找和排序技術，并對進行性能分析和比較，為后續(xù)課程的學習以及軟件設計水平的提高打下良好的基礎。

數據結構實踐課與理論課相輔相成, 是學生驗證、掌握和應用數據結構理論的重要途徑。通過實踐，了解數據結構經典算法與程序實現之間的關聯；深入理解數據結構中的基本概念和基本理論，能夠通過實驗環(huán)節(jié)的算法實現和運行，更進一步理解算法的基本思想和實現方法；學會把理論知識用于解決實際問題，根據實際問題選取合適的技術方案設計出簡潔、高效、實用的算法的能力。

1 多元課堂教學

多元教學模式是基于多元性教學理念和多元智能理論，秉承選擇性、寬容性、過程性等原則，將多種教學理念、教學方法、教學手段、教學組織形式和教學評價等有機結合并運用到教學實踐中的教學活動框架結構，如圖1所示。

圖1 多元實踐課堂構建

多元是指教學資源多元多樣、教學模式和教學方法的多元互補、課堂教學的多元互動、教學效果的多元評價，旨在培養(yǎng)學生的多元能力。

教育者大都對多元教學研究皆為基于多元智能理論、多元性教學等理論基礎，且具有幾個共同點：1)都是針對自己學校特點、專業(yè)特點、課程特點及教學對象特點開展多元教學；2)多是針對教學內容、教學方法、教學手段、教學資源、教學評價等其中的一種或若干種開展多元課堂教學；3)缺少針對課程教學目標、教學內容的學生情況，選擇教學組織形式、教學方法、教學評價的依據。

另外，我校是首批地方高校向應用型轉型的高校，轉型的關鍵在于教師，要轉變教師的教學觀念，要改變現有的教學模式，才能把“應用”落到實處。而我校 “立足商洛，面向地方，服務基層，培養(yǎng)應用型人才”的定位，決定了我校有著較強的“地方性”和“應用型”特點，單一教學組織形式無法滿足我校人才培養(yǎng)目標的需求，另外，隨著互聯網教育的到來，不同教學組織形式正向多元融合的方向發(fā)展，例如虛擬課堂(慕課)與現實課堂的融合——混合式教學。

針對以上分析，針對多元課堂教學模式的研究多少個案，沒有形成系統(tǒng)的教學模式及教學設計方案，多元教學模式針對學校的定位、人才培養(yǎng)目標、學生基礎、課程特點、教學內容等選擇教學組織方式、教學方法及教學評價方法，無法直接應用到我校的課堂教學中。另外，缺少對多元課堂教學模式的教學效果進行教學評價的評價方法，因此，本課題擬解決：1)在學校轉型發(fā)展的背景下，如何依據課程教學目標、教學內容、學生特點等選擇教學組織方式、教學方法、評價方法，提高課堂教學質量？2)針對“應用型人才”的培養(yǎng)目標，如何協調教學效果評價依據學生“考”得好和學生“做”得好之間的關系？為解決這兩個問題，提出、優(yōu)化、完善適合我校應用型本科的多元課堂教學模式，守護好學校轉型發(fā)展的前沿陣地。

2 多元實踐教學

“數據結構”是一門實踐性較強的課程，實踐教學對于該課程來說是非常重要的，直接影響到該課程的教學效果，基于多元智能理論，結合該課程特點及我校應用型本科的定位開展多元課堂教學，主要從實驗類型、實驗方式、教學資源、實驗環(huán)境、教學方法及教學評價六個方面進行多元有機融合，如圖2所示。

圖2 多元實踐教學

發(fā)展學生個性，培養(yǎng)學生語言表達、溝通交流、團隊協作、信息獲取、知識應用、動手實踐、創(chuàng)新應用等多元能力，提高學生的綜合素質。

2.1 實驗類型多元

根據該課程教學目標，把實驗分為基礎實驗、設計性實驗、綜合性實驗3種類型，實驗內容從簡單到復雜、知識點從單一到多個綜合、類型也從基礎的驗證實驗到綜合、設計性實驗，這樣設置符合學生的認知規(guī)律，引導逐步步入網絡設備世界，培養(yǎng)學生的多元能力。

(1)基礎實驗：基礎實驗以驗證型實驗為主，通過對已知結果的驗證，加深學生對相關知識的理解，同時培養(yǎng)學生應用所學知識解決實際問題。為了培養(yǎng)學生的工程理念，每個實驗要求學生掌握邏輯結構、存儲結構，具體的算法、流程，源代碼等，實現相應的功能，為學生開展設計性實驗和綜合性實驗打下基礎。

(2) 設計性實驗：對實驗要求只給出實驗要求、需要實現的功能等，需要學生對具體的需求進行分析，確定所用知識，然后設計、編寫代碼，調試及測試，然后分析時間及空間復雜度，培養(yǎng)學生工程理念、分析解決工程實際問題的能力。

(3)綜合性實驗：綜合性實驗強調綜合運用多個知識點進行規(guī)劃、設計、實現及測試，針對該類實驗的特點，,讓學生自己組合,自選題目,自主設計,自己動手,自由探索，培養(yǎng)學生的綜合協作能力和團隊能力，鍛煉學生自己發(fā)現問題、分析問題和解決問題的綜合能力,同時在合作過程中提高學生的團隊協調能力,為后續(xù)課程的學習打下堅實的基礎。

2.2 實驗方式多元

實驗組織方式依據實驗內容、難易程度度等分為單人、雙人及多人，對于實驗內容相對較簡單的實驗采用單人完成。對于內容較復雜的實驗，采用2人方式完成。對于內容多、難度大、能力要求高的綜合性和設計性實驗，單人完成難度較大，采用多人分組的方式進行實驗，同時可以培養(yǎng)學生溝通交流、團隊協作、動手實踐等方面能力。

2.3 教學資源多樣

教學資源主要包括實驗文檔、視頻演示、配置手冊、項目案例、網絡資源等，實驗文檔給出實驗要求、算法流程等，視頻演示給出類似的視頻，供學生參考，項目案例則是一些具體的項目實施的文檔，讓學生了解文檔包括的內容、格式、要求等，培養(yǎng)學生寫文檔。

2.4 課堂教學多樣

課堂教學基于“教師為主導，學生為主體”的教學理念，課堂教學是多元教學的重要一環(huán)，直接關系到實踐課的教學效果，主要采用的方法：演示法、啟發(fā)引導、組內討論、組間協作、小組總結等。演示法主要是教師對所做實驗進行演示，主要是針對前兩次實驗，學生對操作不熟悉，對于后續(xù)實驗不再進行演示；啟發(fā)引導是對實驗中遇到的問題，教師進行啟發(fā)引導，引導學生出現相應問題可能的原因，而不是直接告訴學生原因，讓學生去嘗試解決，對于實驗完成后，對已經完成的實驗提出新的問題，引導學生去思考；組內討論是對實驗中遇到的問題，首先是組內成員討論、查詢資料等嘗試解決，如果仍然無法解決的問題教師給予引導，如果仍然無法解決，教師演示如何查找出現的問題，講解出現問題的原因，讓學生自己解決問題，如果仍然無法解決，教師給出解決方法；組間協作是針對與到的問題，讓問題已經解決的小組為其他小組解決問題，加深對知識的理解，對于其他小組也會起到激勵的作用。

2.5 學習評價多元

引入多元實踐教學模式后，學生需花費大量的課后時間和精力來完成小組任務，而原有的該課程的考核機制僅能考核學生實踐知識點的掌握情況和實驗課程上的表現情況，因此進行該課程的考核機制的改革，將過程性評價和學生的創(chuàng)新能力加入到考核機制中。

學習評價對于教師而言，是掌握學生學習過程中存在的問題，及時調整教學過程；對于學生而言，科學、合理的學習評價可以激發(fā)學生學習的內在動力，增強學習的積極性、主動性，同時也是學生學習的導向。多元學習評價包括評價內容、評價主體、評價方式、評價過程的多元，多元評價內容包括課前準備情況、協作學習情況、實驗完成情況、課后文檔整理情況；多元評價主體包括教師、組長、學生；多元評價方式包括自我評價、他人評價、定量評價、定性評價；評價過程伴隨這個課程的學習，包括課前準備、課中實驗完成、課后文檔整理、期考考試及社會上各類比賽認證等，對學生學習結果的評價融入到每一次課堂的前后，每一次實驗成績都是期末成績的一部分，學習評價框架如圖3所示。

圖3 學習評價框架

3 教學效果

在網絡工程專業(yè)14級和15級兩個班中進行教學改革，其中對“數據結構”課程的實踐教學的具體安排如表1所示。

表1 “數據結構”課程多元實驗教學安排

開展多元課堂后，學生對網絡方向興趣提高，相比網絡13級，教學效果明顯要好，下面從課程考核情況、比賽認證情況、就業(yè)情況3個方面介紹改革的教學效果，相應數據如表2所示。

表2 考核情況對比

3.1 課程考核

學生對課程的興趣明顯增強，期末考試成績也明顯好于無改革班級，可以看到網絡1401班的平均成績?yōu)?4.6，而網絡1402的平均成績只有79.3，優(yōu)秀率網絡1401班為19.4%，而網絡1402班只有3.1%，另外，學生參加認證考試人次及就業(yè)為網絡方向的人數也可以看到，學生對網絡方面的興趣有所增加。在網絡15級中同樣進行了改革，有11人取得了認證證書，但是15級尚未參加期末考試，沒有期末考試和就業(yè)方面的數據，但可以看出了興趣明顯增加，14級和15級學生都優(yōu)于13級學生。

3.2 比賽認證

網絡13級學生沒有人考取軟件方面的認證(例如H3C公司、華為、思科)，在在網絡14級學生中有13人次獲得認證考試，其中9人考取了H3C的NE認證、3人考了H3C的SE認證、1人考了H3C的安全認證，在網絡13級學生中雖然進行了多次動員，但沒有學生參加考試，截至目前，網絡15級有11人考了H3C的NE認證。

3.3 就業(yè)

由表2可以看到，網絡14級學生工作為網絡方向的人數8人(總數63)，明顯比網絡13級的2人(總數65)要多，而15級計劃工作為軟件方向的人數有15人(總數61)，可以看到明顯比網絡13級情況要好。另外，網絡14級就業(yè)為軟件方向的學生的薪資也較好，10人月薪都在七千以上。

由以上數據及分析可以看到，學生對程序設計方面的興趣明顯增加，由就業(yè)情況可以看到學生知識、能力方面也得到企業(yè)的認可。

4 總結

針對多元智能理論和我校應用型本科的特點，在“數據結構”課程中從實驗類型、實驗方式、教學資源、實驗環(huán)境、多元課堂、多元評價等方面開展多元實踐教學，三屆學生的學習情況，可以看到教學效果明顯提高。